Курсовой проект По дисциплине “Электрическая часть станций и подстанций” Тема “ ТЭЦ-300 МВт ” / 8

8. Выбор измерительных приборов (в цепях генераторов, трансформаторов, ЛЭП) и измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Контроль за режимом работы основного и вспомогательного основного электрооборудования на электрических станциях осуществляется с помощью контрольно-измерительных приборов (указывающих и регистрирующих). Приборы контроля для различных присоединений могут устанавливаться в разных цепях и разных местах: на центральном пульте управления, на главных щитах управления, на блочных щитах управления и на местных щитах.

1. На сборных шинах 330 кВ на каждой системе шин устанавливаются: вольтметр с переключением для измерения трех междуфазных напряжений, приборы синхронизации (2 частотомера, 2 вольтметра, синхроноскоп, осциллограф). В таблице 8.1 приведем типы используемых щитовых электроизмерительных приборов [1, стр. 436-437]. Для данного и последующего расчета следует отметить, что все катушки напряжения измерительных приборов, кроме катушки напряжения счетчиков, имеют cos φ=1. Катушки же напряжения счетчиков активной и реактивной энергии имеют cos φ=0,38 [1, стр. 437]

Таблица 8. 1. Щитовые электроизмерительные приборы сборных шин 330 кВ.

Приборы	Количество	Тип	Класс точности	Потребляемая мощность обмотки напряжения, В∙А (Вт)
Вольтметр	2(3)	Э377	1,5	2
Частотомер	1(2)	Э372	2,5	3
Синхроноскоп	2	Э327	-	-

Для питания выше указанных приборов выберем трансформатор напряжения, вторичная нагрузка которого будет равна сумме потребляемой мощности приборами, приведенными в таблице 8. 1: S_2∑=7 В∙А. На основании полученного значения S_2∑=7 В∙А принимаем трансформатор напряжения типа НКФ-330-73У1, параметры которого приведем в таблице

8. 2 [2, стр. 336-337].

Таблица 8. 2. Параметры трансформатора напряжения типа НКФ-330-73У1.

Тип	Класс напряжения, кВ	Номинальное напряжение обмоток,В			Номинальная мощность при классе точности 0,5, В∙А	Предельная мощность, В∙А
		первичной	основной вторичной	дополнительной вторичной
НКФ-110-83У3	330	330∙103/ /√3	100/√3	100	400	2000

Обычно для трансформаторов напряжения контрольные провода выбираются, исходя из условия механической прочности: для проводников медного сечения минимальное сечение по механической прочности составляет 2,5 мм² (в настоящее время республиканские нормы предписывают использование медных проводов в любых случаях).

На межсистемных линиях 330 кВ контролируются токи в каждой фазе, так как выключатели 330 кВ имеют пофазное управление, и перетоки активной и реактивной мощности .

Принимаем к установке амперметры типа Э377 класса точности 1,5 и потребляемой мощностью 0,1 В∙А [2, стр. 387].

Для питания обмотки амперметра примем трансформатор тока типа ТФУМ 330А У1 [2, стр. 306-307], параметры которого приведем в таблице 8. 3.

Таблица 8. 3. Параметры трансформатора тока типа ТФУМ 330А У1.

Тип	Номинальное напряжения, кВ	Номинальное рабочее напряжения, кВ	Номинальный ток, А		Номинальная нагрузка при классе точности 0,5, Ом	Ток эл. динам. ст., кА	Доп. ток, кА/доп. время, с терм. стойкости
			первичной	вторичной
ТФУМ 330А У1	330	363	500	5	2	49,5	19,3/2

Проверим выбранный трансформатор тока по следующим критериям:

1) по напряжению: U_уст=330 кВ≤U_н=330 кВ;

2) по току: I_{раб.иакс}=280А<I_н=500 А;

3) по динамической стойкости: i_уК-1=18,55кА<i_дин.ст=49,5 кА;

4) по термической стойкости: В_к=9,399кА²∙с<(I_{терм.ст})²∙t_к=19,3²∙2=744,98 кА²∙с;

5) по вторичной нагрузке (проверка на данный критерий осуществляется выбором требуемого сечения контрольно-измерительных кабелей): принимая переходное сопротивления контактов r_к=0,05 Ом [1, стр. 439], минимальное сечение соединительных проводов будет определяться:

(8. 1)

где ρ – удельное сопротивление меди, равное 0,0175 Ом∙мм²/м;

l_расч – расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока (в данном случае трансформаторы тока установлены во всех трех фазах, а амперметры соединены в полную звезду: для такого случая l_расч равняется длине проводов от трансформаторов тока до приборов, которая определяется по данным [1, стр. 440], м;

S_приб - мощность, потребляемая приборами (в данном случае тремя амперметрами ), В∙А;

I₂ – вторичный номинальный ток прибора, А.

На основании полученного значения в качестве соединительного кабеля принимаем кабель КВРГ с сечением жилы 2,5 мм².

2. На сборных шинах 110 кВ на каждой системе шин устанавливаются: вольтметр с переключением для измерения трех междуфазных напряжений, приборы синхронизации (2 частотомера, 2 вольтметра, синхроноскоп, осциллограф). В таблице 8. 4 приведем типы используемых щитовых электроизмерительных приборов [1, стр. 436-437]. Для данного и последующего расчета следует отметить, что все катушки напряжения измерительных приборов, кроме катушки напряжения счетчиков, имеют cos φ=1. Катушки же напряжения счетчиков активной и реактивной энергии имеют cos φ=0,38 [1, стр. 437]

Таблица 8. 4. Щитовые электроизмерительные приборы сборных шин 110 кВ.

Приборы	Количество	Тип	Класс точности	Потребляемая мощность обмотки напряжения, В∙А (Вт)
Вольтметр	2(3)	Э377	1,5	2
Частотомер	1(2)	Э372	2,5	3
Синхроноскоп	2	Э327	-	-

Для питания выше указанных приборов выберем трансформатор напряжения, вторичная нагрузка которого будет равна сумме потребляемой мощности приборами, приведенными в таблице 8.4 : S_2∑=7 В∙А. На основании полученного значения S_2∑=7 В∙А принимаем трансформатор напряжения типа НКФ-110-83У1, параметры которого приведем в таблице

8. 5 [2, стр. 336-337].

Таблица 8. 5. Параметры трансформатора напряжения типа НКФ-110-83У1.

Тип	Класс напряжения, кВ	Номинальное напряжение обмоток,В			Номинальная мощность при классе точности 0,5, В∙А	Предельная мощность, В∙А
		первичной	основной вторичной	дополнительной вторичной
НКФ-110-83У3	110	110∙103/ /√3	100/√3	100	400	2000

На основании полученного значения и предписаний ПУЭ в качестве соединительного кабеля принимаем кабель КВРГ с сечением жилы 2,5 мм².

3. В цепях шиносоединительного выключателя ОРУ 110 кВ должен быть установлен амперметр. Принимаем к установке амперметр типа Э377 класса точности 1,5 и потребляемой мощностью 0,1 В∙А [2, стр. 387].

Для питания обмотки амперметра примем трансформатор тока типа ТФЗМ110Б-I-У1 [2, стр. 304-305], параметры которого приведем в таблице 8. 3.

Таблица 8. 6. Параметры трансформатора тока типа ТФЗМ110Б-I-УХЛ1.

Тип	Номинальное напряжения, кВ	Номинальное рабочее напряжения, кВ	Номинальный ток, А		Номинальная нагрузка при классе точности 0,5, Ом	Ток эл. динам. ст., кА	Доп. ток, кА/доп. время, с терм. стойкости
			первичной	вторичной
ТФЗМ110Б-I I -УХЛ1	110	126	750-1500	5	1,2	158	68/3

Проверим выбранный трансформатор тока по следующим критериям:

1) по напряжению: U_уст=110 кВ≤U_н=110 кВ;

2) по току: I_{раб.иакс}=988 А<I_н=1000 А;

3) по динамической стойкости: i_уК-2=31,315 кА<i_дин.ст=158 кА;

4) по термической стойкости: В_к=66,523 кА²∙с<(I_{терм.ст})²∙t_к=68²∙3=13872 кА²∙с;

5) по вторичной нагрузке (проверка на данный критерий осуществляется выбором требуемого сечения контрольно-измерительных кабелей): принимая переходное сопротивления контактов r_к=0,05 Ом [1, стр. 439], минимальное сечение соединительных проводов будет определяться:

(8. 1)

где ρ – удельное сопротивление меди, равное 0,0175 Ом∙мм²/м;

l_расч – расчетная длина, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока (в данном случае трансформаторы тока установлены в всех трех фазах, а амперметры соединены в полную звезду: для такого случая l_расч равняется длине проводов от трансформаторов тока до приборов, которая определяется по данным литературы-1, стр. 440), м;

S_приб - мощность, потребляемая приборами (в данном случае амперметром), В∙А;

I₂ – вторичный номинальный ток прибора, А.

На основании полученного значения и предписаний ПУЭ в качестве соединительного кабеля принимаем кабель КВРГ с сечением жилы 2,5 мм².

4. В цепи обходного выключателя должны быть установлены: амперметр, ваттметр, варметр с двухсторонней шкалой, расчетные счетчики и фиксирующий прибор. В таблице 8.7 приведем типы указанных приборов, с указанием мощности катушек тока и напряжения приборов [1, стр. 436-437 и 2, стр. 388-389].

Таблица 8. 7. Щитовые электроизмерительные приборы цепи обходного выключателя

РУ 110 кВ.

Приборы	Тип	Класс точности	Потребляемая мощность катушки, В∙А (Вт)
			тока	напряжения
Амперметр	Э377	1,5	0,1	-
Ваттметр	Д335	1,5	0,5	1,5
Варметр	Д335	1,5	0,5	1,5
Счетчик активной энергии	СА4У-И672М	2	2	2,5
Счетчик реактивной энергии	СР4У-673М	2	2	2,5

На основании принятых для данной цепи приборов распределим нагрузку между трансформатором тока и трансформатором напряжения.

Таблица 8. 8. Вторичная нагрузка трансформатора тока.

Прибор	Тип	Нагрузка , В∙А
		А	В	С
Амперметр	Э377	0,1	0,1	0,1
Ваттметр	Д335	0,5	-	0,5
Варметр	Д335	0,5	-	0,5
Счетчик активной энергии	СА4У-И672М	2	-	2
Счетчик реактивной энергии	СР4У-673М	2	-	2
Итого	-	5,1	0,1	5,1

Таблица 8.9. Вторичная нагрузка трансформатора напряжения.

Прибор	Тип	Потребляемая мощность одной катушки, Вт	Число катушек	cosφ	sinφ	Число приборов	Общая потребляемая мощность
							Р, Вт	S, В∙А
Ваттметр	Д335	1,5	2	1	0	1	3	3
Варметр	Д335	1,5	2	1	0	1	3	3
Счетчик активной энергии	СА4У-И672М	2,5	2	0,38	0,925	1	5	13,16
Счетчик реактивной энергии	СР4У-673М	2,5	2	0,38	0,925	1	5	13,16
Итого	-	-	-	-	-	-	16	32,32

В данном случае принимаем такой же трансформатор тока, как и для цепи шиносоединительного выключателя. Определим для данного трансформатора тока сечение медных проводов контрольного кабеля согласно выражению 8. 1:

здесь при числе приборов больше 2-3 принимается r_к=0,1 Ом [1, стр. 439]. Принимаем кабель КВРГ с медными жилами сечением 2,5 мм².

В качестве трансформаторов напряжения принимаем трансформатор типа типа НКФ-110-83У1, параметры которого приведены в таблице 8. 2. Проверим выбранный трансформатор напряжения:

1) по напряжению U_ycт=110 кВ≤U_н=110 кВ;

2) по вторичной нагрузке: S_2∑=32,32 В∙А<S_н=200 В∙А.

5. На высокой стороне автотрансформатора связи трансформатора устанавливаются амперметры. К установке примем амперметр типа Э377 класса точности 1,5 и потребляемой мощностью 0,1 В∙А [2, стр. 387]. В качестве трансформатора тока примем трансформатор тока ТВТ330-I-600/5. В качестве контрольно-измерительного кабеля принимаем кабель КВРГ с медными жилами сечением 2,5 мм². Можно предположить, что данный трансформатор тока будет удовлетворять и условию термической стойкости, и условию динамической стойкости так как он встроенный в автотрансформатор.

6. На средней стороне автотрансформатора связи устанавливаются: амперметр, ваттметр и варметр с двухсторонней шкалой. В качестве указанных приборов возьмем амперметр типа Э377, ваттметр Д335 и варметр Д355, параметры которых приведены в таблице 8. 8.

На основании приведенных выше критериев выбора выбераем трансформаторы тока для данной цепи (выбираем трансформатор тока типа ТВТ110-I -1000/5[2, стр. 304-305]):

1) по напряжению: U_уст­=110кВ≤U_н=110кВ;

2) по току: I_{раб.макс}=988А< I_н=1000 А;

3) по динамической устойчивости: i_у=31,315кА<i_дин.ст=158 кА;

4) по термической стойкости: В_к=66,523 кА²∙с<(I_тер.ст)²∙t_к=68²∙3=13872 кА²∙с;

5) определим сечение медной жилы контрольного кабеля КВРГ по выражению 8. 1:

Принимаем сечение 2,5 мм².

В качестве трансформатора напряжения для питания обмоток напряжения ваттметра и варметра принимаем трансформатор типа НКФ-110-83У1 класса точности 0,5 , для которого номинальная мощность в выбранном классе точности S_н=400 В∙А [2, стр. 328-329].

6. На стороне низшего напряжения трансформаторов связи должны быть установлены такие же приборы, как и на стороне среднего напряжения автотрансформатора: амперметр, ваттметр и варметр с двухсторонней шкалой.

В качестве указанных приборов возьмем: амперметр Э377, ваттметр Д335 и варметр Д355, параметры которых приведены в таблице 8. 4.

Токовые обмотки амперметров, ваттметров и варметров будут подключены к трансформатору тока, в качестве которого примем трансформатор типа ТШЛ-20-У3 [2, стр. 300-301]. В таблице 8.10 приведем нагрузку данного трансформатора тока.

Таблица 8. 10. Вторичная нагрузка трансформатора тока.

Прибор	Тип	Нагрузка , В∙А
		А	В	С
Амперметр	Э377	0,1	0,1	0,1
Ваттметр	Д335	0,5	-	0,5
Варметр	Д335	0,5	-	0,5
Итого	-	1,1	0,1	1,1

Проверим выбранный трансформатор тока:

1) по напряжению: U_уст=18 кВ<U_н=20кВ;

2) по току: I_{раб.макс}=6037,6А<I_н=8000А;

3) по динамической стойкости: не прверяется;

4) по термической стойкости: В_к=2214.96кА²∙с<(I_{терм.ст})²∙t_к=160²∙3=76800 кА²∙с;

5) по вторичной нагрузке, которая заключается в определении минимального сечения контрольного кабеля:

Принимаем кабель КВРГ сечением 2,5 мм².

Обмотки напряжения ваттметров и варметров будут подключаться к трансформатору напряжения, в качестве которого примем трансформатор напряжения типа ЗОМ 06-18У3 класса точности 1 номинальной мощностью S_н=150 В∙А [2, стр. 332-333].Данные трансформаторы тока и напряжения поставляются в комплекте с комплектным токопроводом .

7. В цепи статора турбогенератора устанавливаются следующие приборы: амперметр, вольтметр, ваттметр, варметр, счетчики активной и реактивной мощности. В таблицах 8.11-8.12 приведем значения суммарной нагрузки трансформаторов тока и напряжения, которую будем использовать для выбора трансформаторов тока и напряжения.

Таблица 8. 11. Вторичная нагрузка трансформатора тока.

Прибор	Тип	Нагрузка , В∙А
		А	В	С
Амперметр	Э377	0,1	0,1	0,1
Ваттметр	Д335	0,5	-	0,5
Варметр	Д335	0,5	-	0,5
Счетчик активной энергии	СА4У-И672М	2	-	2
Счетчик реактивной энергии	СР4У-673М	2	-	2
Ваттметр (машинный зал)	Д305	0,5	-	0,5
Итого	-	5,6	0,1	5,6

В данном случае принимаем трансформатор тока типа ТШЛ-20Б-II У3 класса точности 0,5 [2, стр. 300-301]. Данный трансформатор тока выбирался по следующей методике:

1) по напряжению: U_уст=18 кВ≤U_н=20 кВ;

2) по току: I_{раб.иакс}=6037,6 А<I_н=8000 А;

3) по динамической стойкости: не прверяется;

4) по термической стойкости: В_к=2214,96 кА²∙с<(I_{терм.ст})²∙t_к=160²∙3=76800 кА²∙с;

5) по вторичной нагрузке (проверка на данный критерий осуществляется выбором требуемого сечения контрольно-измерительных кабелей): принимая переходное сопротивления контактов r_к=0,1 Ом [1, стр. 439], минимальное сечение соединительных проводов будет на основании выражения 8. 1 определяться: